热木星|系外行星的高温大气层会产生钛雨和氧化铝云( 二 )
“我们真的不知道它们的成分 ， 但它们正在污染我们的观测结果 ， 从本质上来说 ， 这使我们更难评估水和甲烷等重要分子的组成和丰度 。 ”
系外行星科学家试图理解和解释他们所看到的这些液滴是什么 。 他们模拟了氧化铝 ， 例如刚玉 ， 红宝石和蓝宝石的成分；熔融盐 ， 如氯化钾；氧化硅或硅酸盐 ， 如石英 ， 沙子的主要成分；以岩石形式存在于地球上的锰或锌的硫化物；有机碳氢化合物 。
高表示 ， 这些奇异的云可能是液体或固体气溶胶 。
这些模型是从围绕地球大气层开发模型中改编而来的 ， 然后扩展到像木星这样的行星上 ， 木星的大气充满含有甲烷和氨气 。 从那以后 ， 高和其他作者将其扩展到温度高达2500摄氏度(4600华氏度)的热木星 。
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（热木星）
他们的目标是研究由不同原子或分子凝结液滴而成的不同大气气体 ， 这些液滴如何生长或蒸发 ， 以及它们如何在大气中传输 。
高说 ， 他的想法是 ， “相同的物理原理指导所有类型的云的形成”他还对金星上的硫酸云进行了模拟 。
“我所做的就是把这个模型带到银河系的其他部分 ， 使其能够模拟硅酸盐云、铁云和盐云 。 ”
但这仅仅是一个模型 。 一旦模型被开发出来 ， 就该对其进行观察测试了 。 我们已经对大约70颗系外行星进行了详细的大气观测 ， 高和研究团队将这些模型与其中的30颗进行了对比 。
他们的结果排除了多年来提出的一些更奇异的云类型 。 这是因为凝聚它们需要太多的能量 。
但是其他类型 ， 比如二氧化硅云 ， 很容易凝结 。 高和研究团队发现二氧化硅云在一个相当大的温度范围内占据主导地位:1100开尔文 ， 大约900至2000开尔文之间 。
他们还发现 ， 在高温木星中最热的地方 ， 铝氧化物和钛氧化物凝结成高层云 ， 而在大气层较冷的系外行星上 ， 这些云形成于行星深处 ， 并被较高的硅酸盐云所掩盖 。
如果这些行星温度更低 ， 相同的硅酸盐云则会在更深处形成 ， 使得上层大气清澈透明 。
高解释说 ， 根据他们的发现 ， 最适合大气研究的热木星在两个温度范围内：一个在900K到1400K之间 ， 另一个在2200K以上 。
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在这两个温度范围内 ， 上层大气都是清澈透明的 ， 可以对大气进行详细的观测 。
“以前曾在许多系外行星的大气层中测量过云的存在 ， 但只有当我们共同查看一个大样本时 ， 我们才可以分辨大气中的物理和化学成分”合著者 ， 英国布里斯托尔大学的天体物理学家汉娜韦克福德表示 。
“主要的云就像沙子一样常见——本质上就是沙子——能够用詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)首次测量云本身的光谱特征将是非常令人兴奋的 。 ”
当JWST发射时 ， 它将极大地推动天文学、宇宙学和其他空间科学领域的发展 。 它将有能力近距离观察系外行星的大气层 。
但它也能将其强大的红外探测器对准地球附近的星球 ， 比如木星 。 我们可能会发现 ， 一些奇异的云类型存在于木星的低层大气 。
作者事先承认 ， 这项研究存在一个不足之处 。 他们的模型没有考虑昼夜的差异 ， 即使热木星通常是潮汐锁定在它们的恒星上 。
他们写道:“我们的研究需要注意的一点是 ， 通过使用一维模型 ， 我们没有考虑温暖的巨大系外行星的三维特性 ， 这些行星很可能会被被潮汐锁定在它们的主恒星上 。 ”
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但是 ， 这可能对他们的工作结果没有太大的总体影响 。 正如作者所写的 ， “这些影响不太可能对我们的结论产生实质性影响 ， 但是 ， 因为在传输中观察到的终端平均温度剖面应该比更极端的昼夜剖面更类似于我们在建模中使用的全球平均剖面 。 ”
在未来 ， 高和他的同事打算用更多的系外行星来测试他们的模型 。 高说 ， “由于有数千个系外行星 ， 而木星只有一个 ， 我们可以研究它们中的一堆 ， 看看平均值是多少 ， 与木星相比如何”
他们还打算研究一些褐矮星 。 棕矮星本质上是气态巨星 ， 它们的质量如此之大以至于它们几乎就像恒星一样 ， 它们也具有大气层和云层 。
加州大学圣克鲁兹分校的乔纳森·福特尼说“在研究太阳系中的行星大气层时 ， 我们通常有图像背景 。 太阳系外行星就没有这样的运气了 ， 它们只是点或影子 ， ”
“这是巨大的信息损失 。 但我们需要的是填充更大的样本容量 。 这让我们可以根据行星温度寻找趋势——云量的趋势 。 ——行星温度 ， 在太阳系没有的奢侈东西 。 ”
FY：桃子
作者：Universe Today
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